聲光控制路燈電路課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目：聲光控制路燈電路</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　具備模擬電子電路的理論知識；具備模擬電路基本電路的設(shè)計(jì)能力；具備模擬電路的基本調(diào)試手段；自選相關(guān)電子器件；可以使用實(shí)驗(yàn)室儀器調(diào)試。</p>

2、<p>　　要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　1、光控：白天，光照強(qiáng)，燈滅；晚上，光照弱，燈亮</p><p>　　2、聲控在晚上起作用：有聲音，燈亮，延時30秒，燈滅；</p><p><b>　　無聲音，燈滅</b></p><p>　

3、　3、路燈用25W燈泡模擬</p><p>　　4、安裝調(diào)試并完成符合學(xué)校要求的設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　時間安排：</b></p><p>　　一周，其中3天硬件設(shè)計(jì)，2天硬件調(diào)試</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p>

4、<p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1聲光控制路燈電路設(shè)計(jì)內(nèi)容2</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求2</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)目的

5、1</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)方案1</b></p><p>　　1.4 原器件的選擇1</p><p>　　2 電路焊接及調(diào)試4</p><p>　　2.1電路原理圖的設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　2.3焊接元件5</b>&l

6、t;/p><p>　　2.4測試與調(diào)試6</p><p><b>　　3 元件清單8</b></p><p>　　4 課程設(shè)計(jì)心得體會9</p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)10</b></p><p>　　本科生課程成績測定表11</p><p

7、>　　1聲光控制路燈電路設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　用光控電路和聲控電路兩個控制電路，以及一個運(yùn)放器來實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的延時功能。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　1、光控：白天，光照強(qiáng)，燈滅；晚上，光照弱，燈

8、亮</p><p>　　2、聲控在晚上起作用：有聲音，燈亮，延時30秒，燈滅；無聲音，燈滅</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過此次聲光控制電燈電路的設(shè)計(jì)，了解常用電子電路設(shè)計(jì)的思路與過程，了解怎么通過PROTEL DXP繪制電路原理圖，培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識指導(dǎo)實(shí)踐的能力。同時，掌握聲光控電路的基本原理，其所

9、涉及的聲光信號的采集以及信號的處理，將聲光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過BJT放大以及電容濾波，我們應(yīng)該了解其時間控制電路，如何通過BJT控制繼電器等。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　方案設(shè)計(jì)框圖如圖一所示：</p><p>　　圖1-1 聲光控延時電路方框圖</p><p>　　由

10、圖可以看出，整個電路分為四大部分：聲光采集部分、控制部分、延時部分、繼電器照明部分。四大部分的工作原理在下面會詳細(xì)介紹。</p><p>　　1.4 原器件的選擇</p><p>　　芯片選用 CMOS 數(shù)字集成電路 CD4011 ， CD4011 有四個獨(dú)立的與非門電路，內(nèi)部功能見圖 3 ，VSS 是電源的負(fù)極， VDD 是電源的正極。駐極體選用的是一般收錄機(jī)用的小話筒，它的測量方法是：

11、用 RX100 檔將紅表筆接外殼的 S 、黑表筆接 D ，這時用口對著駐極體吹氣，若表針有擺動說明該駐極體完好，擺動越大靈敏度越高；光敏電阻選用的是 625A 型，有光照射時電阻為 20K 以下，無光時電阻值大干 100M ，說明該元件是完好的。二極管采用普通的整流二極管 1N4001。</p><p>　　延時電路采用RC延時電路，延時電路D、 C、R組成。T=R*C,C放電所需的時間就是白熾燈亮的時間，用0.

12、7估算。則可知燈亮的時間約為T=0.7R*C改變R和C的值時，可以調(diào)整燈亮的時間。本題要求時間為30秒，則可選擇C=10uF，R=4M。計(jì)算大致時間T=0.7*R*C=28S。</p><p>　　繼電器采用5V五腳，220V，10A的繼電器，燈泡為題目要求的25W燈泡。</p><p>　　圖1-4 CD4001</p><p>　　整體原理圖如圖2所示：<

13、/p><p>　　圖1-2 聲光控延時電路原理圖</p><p><b>　　電路原理說明：</b></p><p>　　9v直流電壓為集成塊CD4011及三極管提供電源。整個電路工作的前提是集成塊的1、2腳輸入高電平，經(jīng)過三反相，集成塊輸出端輸出高電平，然后觸發(fā)繼電器導(dǎo)通使燈泡發(fā)亮。 </p>

14、<p>　　在白天時，光敏電阻很小使得1腳輸入低電平，電路封鎖了聲音通道，使得聲音脈沖不能通過，經(jīng)過三反相后集成塊輸出端輸出低電平，無觸發(fā)信號繼電器不導(dǎo)通所以燈泡不亮；在黑夜時，光敏電阻因無光線照射呈高阻，使得輸入端1腳變高電平，為聲音通道開通創(chuàng)造了條件。當(dāng)沒有聲音時，三級管9013工作在飽和狀態(tài)，集電極屬于低電平，無觸發(fā)信號供給繼電器。當(dāng)有聲音出入時，三級管由飽和狀態(tài)進(jìn)入放大狀態(tài)，集電極由低電平轉(zhuǎn)成高電平，使集成塊輸出一個

15、高電平，觸發(fā)繼電器工作電路導(dǎo)通，燈泡發(fā)亮。電路中應(yīng)用了一個IN4148二級管來阻斷，然后加上了一個1.5M的電阻與一個22uF的電容來控制電路的延遲時間，這個延遲時間主要是靠電容的放電使集成塊持續(xù)高電平，讓繼電器持續(xù)在工作狀態(tài)，當(dāng)電容放完電后集成塊輸出低電平使繼電器無觸發(fā)信號而關(guān)斷，燈自動熄滅。調(diào)整與麥克風(fēng)串聯(lián)的電阻阻值或三級管的放大倍數(shù)都可以調(diào)節(jié)聲控靈敏度，其工作原理主要是減小基極的工作電壓。</p><p>

16、　　a.取樣電路由光敏電阻R7和駐極體話筒R4構(gòu)成，其中R4所采集的聲信號通過BJT構(gòu)成的共射極放大作為芯片2腳的輸入,R7則和R6構(gòu)成串聯(lián)分壓電路，當(dāng)白天有光照射時，光敏電阻阻值減小，所分的電壓降低，則1腳無信號輸入，而當(dāng)夜晚無光時，光敏電阻阻值增大，所分的電壓也增大，則1腳信號為高電平輸入。</p><p>　　b.CD4011芯片，內(nèi)部為四個獨(dú)立的與非門，當(dāng)同時1、2腳為高電平時，3腳輸出低電平，然后通過3

17、腳接到5、6腳，則4腳輸出為高電平，導(dǎo)致二極管D5導(dǎo)通。同時8、9腳輸入為高電平，則10腳輸出為低電平，同理輸入到12、13腳，則11腳輸出高電平。反之，則輸出低電平。</p><p>　　c.電容C3和電位器R8構(gòu)成延時可調(diào)電路。延時時間t的計(jì)算公式：t= R4C3。所以由以上關(guān)系式可以算出t、R4、C3的取值關(guān)系。因?yàn)樗笤O(shè)計(jì)的可調(diào)延時電路是要求30s,則可計(jì)算出R4=3M,C3=10uF。</p&g

18、t;<p>　　d.通過BJT來控制繼電器內(nèi)線圈有無電流，其控制部分電路圖三所示：</p><p>　　圖1-3 繼電器控制電路</p><p>　　當(dāng)11腳輸入為高電平時，BJT發(fā)射級就正偏，所以就能構(gòu)成回路，有電流，則繼電器工作，開關(guān)閉合。</p><p>　　當(dāng)11腳輸入低電平時，發(fā)射極無偏置電壓，不能構(gòu)成回路，則繼電器線圈中沒有電流，不能工作。

19、</p><p><b>　　2 電路焊接及調(diào)試</b></p><p>　　電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì)，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。</p><p&g

20、t;　　2.1電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　電路原理圖的設(shè)計(jì)是整個電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，它的設(shè)計(jì)的好壞直接決定后面焊接的效果。具體設(shè)計(jì)的步驟如下：　</p><p>　　第一步，啟動Protel DXP原理圖編輯器　</p><p>　　第二步，設(shè)置電路原理圖的大小與版面　</p><p>　　第三步，從元件庫取出所需元件放置在工作平面　&

21、lt;/p><p>　　第四步，根據(jù)設(shè)計(jì)需要連接元器件　</p><p>　　第五步，對布線后的元器件進(jìn)行調(diào)整　</p><p>　　第六步，保存已繪好的原理圖文檔　</p><p>　　第七步，打印輸出圖紙</p><p>　　第八步，根據(jù)圖紙作出電路焊接圖</p><p><b>　　

22、2.3焊接元件</b></p><p>　　焊點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)：焊點(diǎn)呈錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。</p><p>　　根據(jù)焊接圖，在電路板上焊接元件。焊接時要特別注意不要出現(xiàn)在虛焊、短路等。元件布局要美觀，均勻，避免導(dǎo)線交叉，分清各個接線腳和正負(fù)極。</p><p>　　在布線時，應(yīng)盡量避免跳線的情況，盡量做到連線整齊，筆直，干凈。</p

23、><p>　　焊接圖實(shí)物如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 焊接圖實(shí)物</p><p><b>　　2.4測試與調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試1.打開電源，給系統(tǒng)加上激勵信號源，我們小組在調(diào)試時采用了拍手的方法， </p>

24、;<p>　　用眼睛直接去觀察燈泡是否亮和按時熄滅。</p><p>　　強(qiáng)光下，發(fā)出聲響，即此時拍手，看二極管是否發(fā)光。若燈亮了，則應(yīng)該用2中的方法來判斷故障部位，并加以改正。</p><p>　　只管檢查法（電阻法、電壓法、電流法）</p><p>　　通過眼、耳、鼻、手來查找故障部位。即是看元器件有無斷線、互碰、燒焦、脫焊等現(xiàn)象；聽聲音有無異常；

25、聞有無焦味；摸器件是否過熱等。用普通萬用表的歐姆檔檢查各點(diǎn)的阻值，粗查是否有短路、斷路或元件錯焊等情況，用萬用表測量電路中各點(diǎn)對地的電阻以及元器件的阻值，以此來判斷故障部位測量晶體管的管腳電壓和集成塊各腳的電壓或波形，據(jù)此電壓值判斷故障。</p><p>　　調(diào)試前，先將焊好的電路板對照印刷電路圖認(rèn)真核對一遍，不要有錯焊、漏焊、斷路、元件相碰等現(xiàn)象發(fā)生。通電后，人體不允許接觸電路板的任一部分，防止觸電，注意安全。

26、如用萬用表檢測時，只用將萬用表兩表筆接觸電路板相應(yīng)處即可。</p><p>　　本電路調(diào)試時先將光敏電阻的光擋住，用手輕拍發(fā)出聲響，這時燈應(yīng)亮，若用光照射光敏電阻，再發(fā)出聲響，這時燈不亮，說明光敏電阻完好，這時即告本套件制作成功，若不成功應(yīng)仔細(xì)檢查有無虛假錯焊和拖錫短路現(xiàn)象。</p><p>　　結(jié)果為燈持續(xù)亮26S,與原理計(jì)算結(jié)果28S相差不大，基本符合要求。</p>&l

27、t;p>　　調(diào)試實(shí)物圖如圖2-2,圖2-3</p><p>　　圖2-2 調(diào)試圖實(shí)物（燈亮）</p><p>　　圖2-3 調(diào)試圖實(shí)物（燈熄）</p><p><b>　　3 元件清單</b></p><p><b>　　表3-1 元件清單</b></p><p>　　

28、4 課程設(shè)計(jì)心得體會</p><p>　　俗話說：“實(shí)踐出真知?！敝挥袑?shí)踐了后才知道結(jié)果是否達(dá)到了自己的預(yù)期，或者說是否在實(shí)踐過程中產(chǎn)生了橫好的思路，這都是一個逐步學(xué)習(xí)的過程。</p><p>　　完成這次課程設(shè)計(jì)我覺得收獲很多，補(bǔ)單進(jìn)一步掌握了模電的知識及一門專業(yè)方陣軟件的基本操作，還提高了自己的設(shè)計(jì)能力及動手能力。更多的是讓我看清了我自己，明白了凡事需要耐心，實(shí)踐驗(yàn)證里的唯一標(biāo)準(zhǔn)。理論

29、知識的不足在這次實(shí)習(xí)中表現(xiàn)的很明顯，這將有助于我今后的學(xué)習(xí)，端正自己的態(tài)度，從而更加努力的學(xué)習(xí)，只有這樣我才能真正地去掌握它，而不是只懂得一點(diǎn)皮毛。同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個人，個人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗，團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證，而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉了我們這一點(diǎn)，因?yàn)閺念^到尾，都是大家集

30、體出主意，來解決中間出現(xiàn)的各種問題。從原理圖的最終敲定，到最后實(shí)物的焊接與調(diào)試，這都是大家分工合作的結(jié)果，正是因?yàn)榇蠹遗浜系媚?，每?xiàng)工作都完成得很棒，銜接得很好，才使我們很快的完成了任務(wù)。最后我們每個成員都能從中學(xué)到許多知識和經(jīng)驗(yàn)，這也是我認(rèn)為課設(shè)的目的所在。</p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳友宇，伍時和，凌玲 .《模

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